【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水处理领域，具体涉及一种胺化壳聚糖/海藻酸钠复合多孔凝胶微球及制备方法和应用。
技术介绍
1、重金属水污染会影响水生动植物的正常生存状态，进而破坏水生态系统，长期摄入含大量重金属的水导致各种疾病的发生，严重还会引起死亡，危害人体健康。目前污水净化技术包括吸附、氧化还原、生物降解、过滤、蒸馏、萃取等。吸附是一种快速、经济且有效的从水中分离污染物的技术。在众多的吸附材料中，海藻酸钠其本身具有吸附性而被广泛关注和研究。然而，传统离子交联法制备的海藻酸钠凝胶球受其自身性质等影响，在实际应用时仍会出现吸附量较小，机械强度弱等不足。为解决上述问题，近年来许多新型吸附材料被研制出来，如海藻酸钠-壳聚糖复合凝胶球，改性海藻酸钠凝胶材料等，虽然这些材料在一定程度上提高了材料吸附量低的问题，但仍有吸附速度慢的问题，吸附容量也有待进一步提高。
2、例如，cn116688960a公开一种聚电解质吸附纤维复合有机框架材料的制备方法及应用，属于废水中重金属富集回收和去除
制备方法为：将海藻酸钠和羧甲基纤维素钠融到去离子水中，冷冻干燥后得到海藻酸钠-羧甲基纤维素钠纤维，将复合纤维放入氯化钙溶液中固化后，真空抽滤并再次冷冻干燥得到固化后复合纤维；将固化后复合纤维加入含有壳聚糖与zif-90混合溶液中浸泡，取出后放入去离子水中洗去壳聚糖溶液，真空抽滤除后再次彻底冷冻干燥得到聚电解质吸附纤维复合有机框架材料。该方案以海藻酸钠纤维为基底，添加羧甲基纤维素钠能够提高海藻酸钠材料在干燥后的结构强度和孔隙率，壳聚糖作为阳离子高分子材料可与
技术实现思路
1、(一)要解决的技术问题
2、鉴于现有技术的上述缺点、不足，本专利技术提供一种胺化壳聚糖/海藻酸钠复合多孔凝胶微球及制备方法和应用，用于高效吸附水中的重金属离子，尤其用于对水中cu2+和pb2+进行吸附固定，具有平衡吸附容量大和耐酸腐性强、结构稳定等特点。
3、(二)技术方案
4、第一方面，本专利技术提供一种胺化壳聚糖/海藻酸钠复合多孔凝胶微球，其包括由海藻酸钠凝胶膜和聚苯胺改性壳聚糖内核所组成的凝胶微球，在所述凝胶微球内部及表面分布有若干孔隙；聚苯胺改性壳聚糖为由苯胺单体与天然壳聚糖经过接枝共聚法制得。
5、第二方面，本专利技术提供一种胺化壳聚糖/海藻酸钠复合多孔凝胶微球的制备方法，其包括：
6、s1、接枝共聚法制备聚苯胺改性壳聚糖
7、将天然壳聚糖溶解在乙酸水溶液中，在搅拌条件下，加入苯胺单体和无机酸，滴加过硫酸铵做引发剂且边加边搅拌促进反应，反应结束后，固液分离得产物；产物用无水乙醇、蒸馏水交替洗至中性，烘干，得到聚苯胺改性壳聚糖；
8、s2、制备聚苯胺改性壳聚糖/海藻酸钠复合凝胶微球
9、将s1制备的聚苯胺改性壳聚糖加到去离子水中，超声分散后，加入海藻酸钠和碳酸钙微粉，搅拌反应16-32h得到混合物，采用边滴加边搅拌的方式将混合物逐滴地滴入钙盐溶液中进行固化反应，混合物液滴表面的海藻酸钠固化形成凝胶膜，凝胶膜将聚苯胺改性壳聚糖包埋在内部形成凝胶微球，经固液分离，收集凝胶微球；
10、s3、造孔
11、将凝胶微球转入盐酸溶液中，盐酸与凝胶微球中的碳酸钙微粉反应生成可溶于水的氯化钙和二氧化碳气体，碳酸钙微粉的溶解和二氧化碳气体的溢出，在凝胶微球表面及内部形成若干孔隙，当凝胶微球全部浮上来时即完成造孔，收集凝胶微球，去离子水洗至中性，制得多孔凝胶微球；
12、s4、冷冻干燥
13、根据本专利技术的较佳实施例，s1中，乙酸水溶液浓度为3-5％，天然壳聚糖的质量与乙酸水溶液体积比为1g:90-120ml；将天然壳聚糖溶解在乙酸水溶液之后，在冰水浴中冷却至5-10℃。采用冰水浴中维持在较低温度下完成接枝共聚反应，苯胺与天然壳聚糖接枝共聚反应时，聚合物链可在聚合反应中处于松弛状态，聚合反应生成分子量、交联密度可控的水凝胶，聚合物提供大量胺基接触金属离子的静电作用的活性位点，可与金属离子形成稳定螯合物。
14、根据本专利技术的较佳实施例，s1中，苯胺单体的添加量为天然壳聚糖的质量1.5-3倍。
15、优选地，过硫酸铵溶液作为引发剂，按照理论值过量添加；所述无机酸为磷酸或盐酸，无机酸提供酸性环境，以促进苯胺单体发生聚合、苯胺单体或聚苯胺对壳聚糖接枝改性、以及促进苯胺与壳聚糖发生共聚等反应过程。优选地，s1中烘干条件为65-75℃下烘干5-8h。本专利技术的胺化过程简单，不需要先对壳聚糖进行基团修饰即可完成胺化过程。
16、根据本专利技术的较佳实施例，s2中，聚苯胺改性壳聚糖加到去离子水中进行超声分散的功率为200-400w，超声处理2-3h。
17、根据本专利技术的较佳实施例，s2的反应过程中，所述海藻酸钠、caco3、聚苯胺改性壳聚糖质量比3-5:1:2。
18、根据本专利技术的较佳实施例，s2中，聚苯胺改性壳聚糖与去离子水的质量体积比为1g:90-120ml；搅拌反应24-30h得到混合物；混合物滴入钙盐溶液中固化反应24h后，再固液分离和收集凝胶微球。
19、根据本专利技术的较佳实施例，s2中，所述钙盐溶液5％的cacl2溶液；cacl2溶液的体积为混合物的1.5-3倍。
20、根据本专利技术的较佳实施例，s3中，盐酸溶液的质量浓度为5-10％。
21、根据本专利技术的较佳实施例，s4中，冷冻干燥条件为：温度-40～-60℃，压力1pa。多孔凝胶微球在所述冷冻干燥条件下可长期保存且对重金属吸附容量不发生衰减。
22、第三方面，本方面提供上述任一实施例的胺化壳聚糖/海藻酸钠复合多孔凝胶微球作为吸附材料在处理水中重金属的应用。
23、优选地，所述重金属包括但不限于cu2+和pb2+。
24、优选地，在处理水中重金属时，吸附温度为25℃，ph为5-6；在该条件下对水中的cu2+和pb2+具有最高的吸附效率。
25、(三)有益效果
26、本专利技术采用聚苯胺对壳聚糖进行接枝共聚改性，聚苯胺本身具有碱性，能中和部分酸性，因此可能提高聚苯胺改性壳聚糖的抗酸性；苯胺对正电荷(h离子和金属阳离子)还有吸附作用，聚苯胺结构中的n原子对污染物还有配位作用，可化学吸附金属离子。聚苯胺作为一种表面氨基和亚胺基功能基团丰富的聚合物，对重金属离子具有良好的配合作用，从而对大多数金属离子特别是重金属离子具有良好的吸附和富集作用；此外聚本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种胺化壳聚糖/海藻酸钠复合多孔凝胶微球，其特征在于，其包括由海藻酸钠凝胶膜和聚苯胺改性壳聚糖内核所组成的凝胶微球，在所述凝胶微球内部及表面分布有若干孔隙；聚苯胺改性壳聚糖为由苯胺单体与天然壳聚糖经过接枝共聚法制得。
2.一种胺化壳聚糖/海藻酸钠复合多孔凝胶微球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，S1中，乙酸水溶液浓度为3-5％，天然壳聚糖的质量与乙酸水溶液体积比为1g:90-120mL；将天然壳聚糖溶解在乙酸水溶液之后，在冰水浴中冷却至5-10℃。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，S1中，苯胺单体的添加量为天然壳聚糖的质量1.5-3倍。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，S2中，聚苯胺改性壳聚糖加到去离子水中进行超声分散的功率为200-400W，超声处理2-3h。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，S2的反应过程中，所述海藻酸钠、CaCO3、聚苯胺改性壳聚糖质量比3-5:1:2。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其
8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，S2中，所述钙盐溶液5％的CaCl2溶液；CaCl2溶液的体积为混合物的1.5-3倍。
9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，S3中，盐酸溶液的质量浓度为5-10％；S4中，冷冻干燥条件为：温度-40～-60℃，压力1Pa。
10.权利要求2-9任一项所述制备方法制备的胺化壳聚糖/海藻酸钠复合多孔凝胶微球作为吸附材料在处理水中重金属的应用；所述重金属包括但不限于Cu2+和Pb2+。
...【技术特征摘要】
1.一种胺化壳聚糖/海藻酸钠复合多孔凝胶微球，其特征在于，其包括由海藻酸钠凝胶膜和聚苯胺改性壳聚糖内核所组成的凝胶微球，在所述凝胶微球内部及表面分布有若干孔隙；聚苯胺改性壳聚糖为由苯胺单体与天然壳聚糖经过接枝共聚法制得。
2.一种胺化壳聚糖/海藻酸钠复合多孔凝胶微球的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，s1中，乙酸水溶液浓度为3-5％，天然壳聚糖的质量与乙酸水溶液体积比为1g:90-120ml；将天然壳聚糖溶解在乙酸水溶液之后，在冰水浴中冷却至5-10℃。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，s1中，苯胺单体的添加量为天然壳聚糖的质量1.5-3倍。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，s2中，聚苯胺改性壳聚糖加到去离子水中进行超声分散的功率为200-400w，超声处理2-3h。
6.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：王彦娜，张瑞时，郭桂全，董丽丽，屈文慧，
申请(专利权)人：邢台学院，
类型：发明
国别省市：
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